‘凌云白毫茶’制茶的紅外光譜差異分析

王小虎，王 睿，葉靖平，覃福方，周禮芹*

1. 廣西科學(xué)院/非糧生物質(zhì)酶解國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007；2. 廣西大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530004；3. 廣西廣茗投資有限公司，廣西 百色 533000

中國(guó)是茶的故鄉(xiāng)，已有近五千年的歷史。‘凌云白毫茶’作為全國(guó)優(yōu)良茶樹品種及廣西壯族自治區(qū)極具區(qū)域特色的茶樹品種之一，更是受到了普遍歡迎。‘凌云白毫茶’屬小型喬木型、大葉類、中生種，植株高大，枝芽肥壯，葉片柔軟，茸毛長(zhǎng)密。以‘凌云白毫茶’茶樹品種鮮葉加工的‘凌云白毫茶’，原名‘白毛茶’，又稱‘凌云白毛茶’，因其外形白毫滿披而得名，屬于綠茶[1]，原產(chǎn)于桂西凌云、岑王老山以及青龍山一帶海拔為500 ～ 1500 m的山上[2]。‘凌云白毫茶’茶湯清綠明亮，內(nèi)含物豐富，具有促進(jìn)消化、提神醒腦等多種功效[3-5]。‘凌云白毫茶’茶樹鮮葉可加工綠茶、紅茶、白茶、黃茶、黑茶、青茶等六大茶類產(chǎn)品[6-7]，故有“一茶千化”的美名[8-9]。傅里葉變換紅外光譜（FTIR）[10]是通過(guò)測(cè)量干涉圖和對(duì)干涉圖進(jìn)行傅里葉變化的方法來(lái)測(cè)定紅外光譜，具有簡(jiǎn)便快捷、高速高效、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于茶葉的種類鑒定、產(chǎn)地鑒定及茶樹群體種質(zhì)資源鑒別等[11]。本研究以‘凌云白毫茶’茶樹品種鮮葉為原料，分別制成綠茶、紅茶、黃茶、白茶及黑茶，利用傅里葉變換紅外光譜對(duì)其異同進(jìn)行比較分析，以期為‘凌云白毫茶’茶樹品種的進(jìn)一步加工利用及產(chǎn)品鑒定等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料來(lái)源

‘凌云白毫茶’鮮葉原料來(lái)自于岑王老山地區(qū)（東經(jīng) 106°26′42″，北緯 24°25′42″）茶園，采摘單芽分別加工成綠茶、紅茶、黃茶、白茶及黑茶。

1.2 試驗(yàn)方法

將‘凌云白毫茶’鮮葉及其制成的五種茶樣品分別烘干、磨碎，過(guò)80 mm篩后經(jīng)傅里葉變換紅外光譜儀測(cè)定，每個(gè)樣品3組重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅外光譜分析

由圖1可知，‘凌云白毫茶’加工的紅茶、綠茶、黃茶、白茶及黑茶的紅外光譜的波形整體上極為相似，在3400 cm-1～ 2800 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)均有一個(gè)明顯的吸收峰和兩個(gè)微弱的吸收峰；在 4000 cm-1～ 3400 cm-1及 2800 m-1～ 1800 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)均沒(méi)有明顯的吸收峰；在1800 cm-1～ 1300 cm-1及指紋區(qū) 1300 cm-1～ 500 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)均具有較多且較為復(fù)雜的吸收峰，表明5種茶類產(chǎn)品含有的物質(zhì)大致相同。但是，仍有一些吸收峰的強(qiáng)度、具體位置以及形狀不同。結(jié)合表1可見(jiàn)，在2200 cm-1～ 1680 cm-1及800 cm-1～ 500 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)不同的茶的吸收峰存在較大差異。綠茶在3300 cm-1波數(shù)處有兩個(gè)吸收峰，其他4種茶在該波數(shù)處只有一個(gè)吸收峰，且其在660 cm-1、600 cm-1以及545 cm-1波數(shù)處沒(méi)有吸收峰，而其他4種茶均具有其相應(yīng)的吸收峰；只有黃茶在580 cm-1波數(shù)處沒(méi)有相應(yīng)的吸收峰；而白茶在1550 cm-1及760 cm-1左右波數(shù)處不具有吸收峰；黑茶在550 cm-1、540 cm-1及525 cm-1波數(shù)處沒(méi)有相應(yīng)的吸收峰。對(duì)‘凌云白毫茶’鮮葉和加工的5種茶類產(chǎn)品的紅外光譜的吸收峰進(jìn)一步分析，得到‘凌云白毫茶’鮮葉及其制成的5種茶類產(chǎn)品的紅外光譜的完整的特征峰及其峰位歸屬，如表1所示。

圖1 ‘凌云白毫茶’生茶及其制成的五種茶類產(chǎn)品的傅里葉變換紅外光譜Figure 1 Fourier transform infrared spectroscopy analysis of Lingyun baihao raw tea and its five kinds of tea products

2.2 生化成分分析

根據(jù)表1所見(jiàn)，由‘凌云白毫茶’制成的五種茶類產(chǎn)品的紅外光譜，在3400 cm-1～ 2800 cm-1、1630 cm-1左右及 1500cm-1～ 890 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的吸收峰大致相同，這代表了其所含有的化學(xué)成分大致相同[12]。3300 cm-1左右處的吸收峰是-OH的伸縮振動(dòng)吸收峰、2920 cm-1左右的吸收峰是C-H的伸縮振動(dòng)吸收峰、1610 cm-1～ 1550cm-1是多酚芳環(huán)骨架中C=C的伸縮振動(dòng)吸收峰、1250 cm-1～ 1100 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的吸收峰是C-O的伸縮振動(dòng)吸收峰以及1030 cm-1左右的吸收峰是C-O-C的彎曲振動(dòng)吸收峰，證明了這五種茶產(chǎn)品中均具有多酚成分；1900 cm-1～1680 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的吸收峰是C=O的伸縮振動(dòng)吸收峰、1450 cm-1左右處的吸收峰是苯環(huán)的振動(dòng)吸收峰、1380 cm-1～ 1320 cm-1是C-H的彎曲振動(dòng)吸收峰、1030 cm-1左右的吸收峰是C-O-C的彎曲振動(dòng)吸收峰、900 cm-1～ 750 cm-1波數(shù)范圍均歸屬于多糖特征譜，證明了這五種茶中均具有多糖成分；1400 cm-1～ 1300 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的吸收峰是C-H的伸縮振動(dòng)吸收峰和N-H的彎曲振動(dòng)吸收峰、1250 cm-1～ 1000 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的吸收峰是C-O的伸縮振動(dòng)吸收峰、800 cm-1～ 600 cm-1是O-C-H的彎曲振動(dòng)吸收峰、650 cm-1～ 500 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)存在C-O的面外彎曲振動(dòng)吸收峰，證明了這五種茶中均具有蛋白質(zhì)成分。這與前人研究證明的茶葉內(nèi)主要成分包括茶多酚、蛋白質(zhì)、多糖、氨基酸及生物堿等物質(zhì)基本相符[11]。然而在2200 cm-1～ 1680 cm-1、1610 cm-1～ 1550 cm-1及 800 cm-1～ 500 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)不同的茶的吸收峰存在較大差異，這為‘凌云白毫茶’的進(jìn)一步加工及鑒定提供了理論依據(jù)。

2.3 內(nèi)含成分比較

為了進(jìn)一步對(duì)‘凌云白毫茶’鮮葉及其制成的五種茶類產(chǎn)品所含成分進(jìn)行比較分析，本試驗(yàn)以550 cm-1處的吸收峰強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)，得出這六種茶樣的吸收峰的強(qiáng)度比，如表2所示。由‘凌云白毫茶’生茶制成的五種茶樣的吸收峰強(qiáng)度均比鮮葉大，證明這五種茶樣所含有的成分要多于鮮葉，具有更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。紅茶和黃茶在 3300 cm-1、2920 cm-1、1510 cm-1、1240 cm-1以及1030 cm-1處的吸收峰強(qiáng)度比較高，證明其中具有相對(duì)較多的茶多酚；在1450 cm-1、1370 cm-1、1320 cm-1、1030 cm-1以及 890 cm-1處的吸收峰強(qiáng)度也較高，證明其具有較多的多糖成分；此外紅茶和黃茶在1370 cm-1、1320 cm-1、1240 cm-1、1030 cm-1以及610 cm-1處也具有較高的吸收峰強(qiáng)度，證明紅茶和黃茶中還具有較多的蛋白質(zhì)。綜上，‘凌云白毫茶’的鮮葉經(jīng)進(jìn)一步加工制成紅茶和黃茶后具有更多的營(yíng)養(yǎng)成分。

2.4 主成分分析

主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化分析。圖2對(duì)‘凌云白毫茶’鮮葉及其制成的五種茶類茶樣的1800 cm-1～ 900 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的紅外光譜圖一階導(dǎo)數(shù)進(jìn)行了PCA分析，橫坐標(biāo)為主成分1，縱坐標(biāo)為主成分2，生茶、綠茶、紅茶、黃茶、白茶及黑茶分別聚集，說(shuō)明其可以對(duì)不同種類的茶進(jìn)行有效區(qū)分。

2.5 聚類分析

圖3對(duì)‘凌云白毫茶’鮮葉及其制成的五種茶類茶樣的1800 cm-1～ 900 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的紅外光譜圖一階導(dǎo)數(shù)進(jìn)行了聚類分析。生茶、紅茶、白茶及黑茶均各自聚為一類，說(shuō)明不同種類的茶之間存在顯著差異，且通過(guò)聚類分析的方法可以有效地將其區(qū)分鑒別。

圖3 ‘凌云白毫茶’生茶及其制成的五種茶的聚類分析Figure 3 Cluster analysis of Lingyun baihao tea and its five kinds of tea products

3 討論

通過(guò)對(duì)‘凌云白毫茶’的鮮葉及其制成的五種茶類產(chǎn)品的茶樣進(jìn)行傅里葉變換紅外光譜分析可見(jiàn)，五種茶樣和鮮葉的波形在整體上極為相似，尤其是在3400 cm-1～ 2800 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)均具有較稀疏的吸收峰，在1800 cm-1～500 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)具有較密集的吸收峰，且在3400 cm-1～ 2800 cm-1、1500 cm-1～ 1200 cm-1及610 cm-1～ 520 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的吸收峰極為相似，證明了這六種茶樣中均具有茶多酚、多糖以及蛋白質(zhì)等物質(zhì)。但在2200 cm-1～ 1680 cm-1及800 cm-1～ 500 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)不同茶樣的吸收峰存在較大差異，經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)綠茶和白茶經(jīng)進(jìn)一步加工處理后保留了更多的原來(lái)鮮葉的品性，而黃茶則改變了更多的原來(lái)鮮葉的品性。此外本研究對(duì)‘凌云白毫茶’的鮮葉及其制成的五種茶類產(chǎn)品的吸收峰強(qiáng)度進(jìn)行了比較分析，發(fā)現(xiàn)茶鮮葉經(jīng)加工處理后具有更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，特別是加工成紅茶和黃茶含有更多的茶多酚、多糖及蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。這可為‘凌云白毫茶’茶樹品種的進(jìn)一步加工利用及鑒定提供理論依據(jù)。